CYP3A4 - CYP3A4
Sytokromi P450 3A4 (lyhennetty CYP3A4 ) ( EC 1.14.13.97 ) on tärkeä entsyymi kehossa, pääasiassa maksassa ja suolistossa. Se hapettaa pieniä vieraita orgaanisia molekyylejä ( ksenobiootteja ), kuten toksiineja tai lääkkeitä, jotta ne voidaan poistaa kehosta.
Vaikka monet lääkkeet deaktivoidaan CYP3A4: n vaikutuksesta, on myös joitakin lääkkeitä, jotka entsyymi aktivoi . Jotkin aineet, kuten jotkut lääkkeet ja furanokumariinit läsnä greipin mehu, häiritä toimintaa CYP3A4. Nämä aineet joko vahvistavat tai heikentävät niiden lääkkeiden toimintaa, joita CYP3A4 muuttaa.
CYP3A4 on hapettavien entsyymien sytokromi P450 -perheen jäsen. Useat muut tämän perheen jäsenet osallistuvat myös lääkkeiden metaboliaan, mutta CYP3A4 on yleisin ja monipuolisin. Kuten kaikki tämän perheen jäsenet, se on hemoproteiini eli proteiini, joka sisältää hemiryhmän , jossa on rautaatomi. Ihmisillä CYP3A4 -proteiini on koodattu CYP3A4 -geenillä . Tämä geeni on osa kromosomissa 7q22.1 olevaa sytokromi P 450 -geenien ryhmää .
Toiminto
CYP3A4: n on jäsen sytokromi P450 -superperheen ja entsyymien . Sytokromi P450 -proteiinit ovat mono -oksigenaaseja, jotka katalysoivat monia lääkkeiden aineenvaihduntaan ja kolesterolin, steroidien ja muiden lipidikomponenttien synteesiin liittyviä reaktioita .
CYP3A4 -proteiini paikallistuu endoplasmisen verkkokalvon sisään , ja sen ilmentymistä indusoivat glukokortikoidit ja jotkut farmakologiset aineet. Sytokromi P450 -entsyymit metaboloivat noin 60% määrätyistä lääkkeistä, ja CYP3A4 vastaa noin puolet tästä metaboliasta; substraatteja ovat asetaminofeeni, kodeiini, siklosporiini (syklosporiini), diatsepaami ja erytromysiini. Entsyymi metaboloi myös joitain steroideja ja syöpää aiheuttavia aineita. Useimmat lääkkeet deaktivoidaan CYP3A4: n vaikutuksesta joko suoraan tai helpottuneen erittymisen kautta . Myös monet aineet bioaktivoituvat CYP3A4, jolloin muodostuu niiden aktiivisia yhdisteitä, ja monet protoksiinit on toxicated niiden myrkyllinen muotoja (esimerkkejä varten - katso alla oleva taulukko) .
CYP3A4 myös hallussaan -epoksigenaasille aktiivisuus, että se metaboloi arakidonihapon ja epoxyeicosatrienoic hapot (EET), eli (±) -8,9- (±) -11,12-, ja (±) -14,15-epoxyeicosatrienoic hapot. EET on monenlaisia toimintoja myös edistämällä tiettyjen syöpien (ks epoxyeicosatetraenoic happo ). CYP3A4 edistää erityyppisten ihmisen syöpäsolulinjojen kasvua viljelmässä tuottamalla (±) -14,15-epoksi-eikosatrienohappoja, jotka stimuloivat näitä soluja kasvamaan. Sytokromi P450: llä on myös raportoitu olevan rasvahappomonoksigenaasiaktiivisuutta arakidonihapon metaboloimiseksi 20-hydroksi- eikosatetraeenihapoksi (20-HETE). 20-HETE: llä on laaja valikoima toimintoja, joihin kuuluu myös rintojen ja muiden syöpätyyppien kasvun stimulointi (katso 12-hydroksi-eikosatetraeenihappo ).
Evoluutio
CYP3A4 -geenillä on paljon monimutkaisempi ylävirran säätelyalue verrattuna sen paralogeihin . Tämä lisääntynyt monimutkaisuus tekee CYP3A4 -geenistä herkemmän endogeenisille ja eksogeenisille PXR- ja CAR -ligandeille sen sijaan, että luotettaisiin geenivariantteihin laajemman spesifisyyden vuoksi. Simpanssin ja ihmisen CYP3A4 ovat erittäin konservoituneita aineenvaihdunnan monien ligandien , vaikka neljä aminohappoa valitaan positiivisesti ihmisillä johti 5-kertainen bentsyloinnilla ja 7-BFC läsnä on hepatotoksisten toissijaisen sappihapon litokoolihappo . Tämä muutos myötävaikuttaa ihmisen parempaan puolustukseen kolestaasia vastaan .
Kudosten jakautuminen
Sikiöt eivät yleensä ekspressoi CYP3A4: ää maksakudoksessaan, vaan pikemminkin CYP3A7: ää ( EC 1.14.14.1 ), joka vaikuttaa samanlaiseen substraattivalikoimaan. Sikiön maksassa ei ole CYP3A4: ää, mutta se nousee noin 40%: iin aikuisten tasosta neljännen elokuun aikana ja 72%: iin 12 kuukauden kuluttua.
Vaikka CYP3A4 esiintyy pääasiassa maksassa, sitä esiintyy myös muissa kehon elimissä ja kudoksissa, joissa sillä voi olla tärkeä rooli aineenvaihdunnassa. CYP3A4: llä suolessa on tärkeä rooli tiettyjen lääkkeiden metaboliassa. Usein tämä mahdollistaa aihiolääkkeiden aktivoitumisen ja imeytymisen -kuten histamiini H 1 -reseptorin antagonistin terfenadiinin tapauksessa .
Äskettäin CYP3A4 on tunnistettu myös aivoissa, mutta sen roolia keskushermostossa ei vielä tunneta.
Mekanismit
Sytokromi P450 -entsyymit suorittavat erilaisia modifikaatioita erilaisille ligandeille hyödyntäen sen suurta aktiivista kohtaa ja sen kykyä sitoa useampi kuin yksi substraatti kerrallaan monimutkaisten kemiallisten muutosten suorittamiseksi endogeenisten ja eksogeenisten yhdisteiden metaboliassa. Näitä ovat hydroksylaatio , olefiinien epoksidointi , aromaattinen hapettuminen , heteroatomien hapetukset, N- ja O-dealkylaatioreaktiot, aldehydihapetukset, dehydrausreaktiot ja aromataasiaktiivisuus.
Sp 3 CH -sidoksen hydroksylaatio on yksi tavoista, joilla CYP3A4 (ja sytokromi P450 -oksygenaasit) vaikuttaa sen ligandiin. Itse asiassa hydroksylaatiota seuraa joskus dehydraus, mikä johtaa monimutkaisempiin metaboliitteihin. Esimerkki molekyylistä, joka käy läpi useamman kuin yhden reaktion CYP3A4: n vuoksi, sisältää tamoksifeenin , joka hydroksyloidaan 4-hydroksitamoksifeeniksi ja sitten kuivataan 4-hydroksi-tamoksifeenikinonimetidiksi. Kaksi mekanismia on ehdotettu P450 -entsyymien hydroksylaation ensisijaiseksi reitiksi.
Ensimmäinen ehdotettu reitti on häkki-ohjattu radikaalimenetelmä ("hapen rebound"), ja toinen käsittää yhteensovitetun mekanismin, joka ei käytä radikaalia välituotetta vaan toimii hyvin nopeasti " radikaalikellon " kautta.
Esto hedelmien nielemisen kautta
Vuonna 1998 useat tutkijat osoittivat, että greippimehu ja yleensä greippi ovat voimakas CYP3A4: n estäjä, joka voi vaikuttaa erilaisten lääkkeiden aineenvaihduntaan ja lisätä niiden hyötyosuutta . Joissakin tapauksissa tämä voi johtaa kuolemaan johtavaan vuorovaikutukseen sellaisten lääkkeiden kanssa kuin astemitsoli tai terfenadiini . Greippimehun vaikutus lääkkeen imeytymiseen havaittiin alun perin vuonna 1989. Ensimmäinen julkaistu raportti greippimehu-yhteisvaikutuksista oli vuonna 1991 Lancet- lehdessä otsikolla "Sitrusmehujen vuorovaikutus Felodipiinin ja Nifedipiinin kanssa", ja se oli ensimmäinen raportoitu ruoka-lääke vuorovaikutus kliinisesti. Greipin vaikutukset kestävät 3–7 päivää, ja suurimmat vaikutukset ilmenevät, kun mehu otetaan tunti ennen lääkkeen antamista.
Greipin lisäksi muilla hedelmillä on samanlaisia vaikutuksia. Esimerkiksi Noni ( M. citrifolia ) on ravintolisä, jota käytetään tyypillisesti mehuna ja joka myös estää CYP3A4: ää; granaattiomenamehulla on myös tämä vaikutus.
Vaihtelevuus
Vaikka CYP3A4 -geenissä on tunnistettu yli 28 yksittäistä nukleotidipolymorfismia (SNP) , on havaittu, että tämä ei merkitse merkittävää yksilöiden välistä vaihtelua in vivo . Voidaan olettaa, että tämä voi johtua CYP3A4: n indusoinnista altistettaessa substraateille.
CYP3A4-alleeleja, joiden on raportoitu toimivan vain vähän villityyppiin verrattuna, ovat CYP3A4*6 (A17776-lisäys) ja CYP3A4*17 (F189S). Molemmat SNP: t johtivat katalyyttisen aktiivisuuden vähenemiseen tietyillä ligandeilla, mukaan lukien testosteroni ja nifedipiini verrattuna villityyppiseen aineenvaihduntaan. Sitä vastoin CYP3A4*1G- alleelilla on voimakkaampi entsymaattinen aktiivisuus kuin CYP3A4*1A: lla (villityypin alleeli).
CYP3A4 -toiminnan vaihtelevuus voidaan määrittää ei -invasiivisesti erytromysiinin hengitystestillä (ERMBT). ERMBT arviot in vivo CYP3A4: n aktiivisuutta mittaamalla radioaktiivisesti hiilidioksidi uloshengitysilman laskimoon annetun annoksen jälkeen on ( 14 C- N- metyyli) - erytromysiini .
Induktio
CYP3A4 indusoidaan monenlaisilla ligandeilla . Nämä ligandit sitoutuvat pregnane X -reseptoriin (PXR). Aktivoitu PXR -kompleksi muodostaa heterodimeerin retinoidi -X -reseptorin (RXR) kanssa, joka sitoutuu CYP3A4 -geenin XREM -alueeseen . XREM on CYP3A4 -geenin säätelyalue, ja sitoutuminen aiheuttaa vuorovaikutteisen vuorovaikutuksen geenin proksimaalisten promoottorialueiden kanssa, mikä lisää CYP3A4: n transkriptiota ja ekspressiota. Aktivointi PXR / RXR-heterodimeeri panee alulle transkriptio CYP3A4 promoottorialueen ja geeni. Ligandin sitoutuminen lisääntyy, kun läsnä on CYP3A4 -ligandeja, kuten aflatoksiini B1: n, M1: n ja G1 : n läsnä ollessa . Itse asiassa entsyymin suuren ja muokattavan aktiivisen kohdan vuoksi entsyymin on mahdollista sitoa useita ligandeja kerralla, mikä johtaa mahdollisesti haitallisiin sivuvaikutuksiin.
CYP3A4: n induktion on osoitettu vaihtelevan ihmisillä sukupuolen mukaan. Todisteet osoittavat, että CYP3A4: n lääkkeiden puhdistuma on lisääntynyt naisilla, vaikka huomioon otettaisiin painon erot. Tutkimus Wolbold et ai. (2003) havaitsivat, että naisten satunnaisotannan kirurgisesti poistetuista maksanäytteistä mitatut CYP3A4 -mediaanit ylittivät miesten maksan CYP3A4 -tasot 129%. CYP3A4- mRNA- transkripteja löydettiin samanlaisissa suhteissa, mikä viittaa esitranslaatiomekanismiin CYP3A4: n tehostamiseksi naisilla. Tarkka syy tähän kohonneeseen entsyymipitoisuuteen naisilla on vielä spekuloitu, mutta tutkimukset ovat selvittäneet muita mekanismeja (kuten CYP3A5- tai CYP3A7 -kompensointi alentuneista CYP3A4 -pitoisuuksista), jotka vaikuttavat lääkkeiden puhdistumaan sekä miehillä että naisilla.
CYP3A4 -substraatin aktivaatio vaihtelee eri eläinlajeittain. Tietyt ligandit aktivoivat ihmisen PXR: n, joka edistää CYP3A4 -transkriptiota, mutta ei osoita aktivoitumista muissa lajeissa. Esimerkiksi rifampisiini ei aktivoi hiiren PXR: ää ja pregnenaloni 16α-karbonitriili ei aktivoi ihmisen PXR: ää. CYP3A4-funktionaalisten reittien tutkimuksen helpottamiseksi in vivo hiirikannat on kehitetty siirtogeeneillä null/ihmisen CYP3A4: n ja PXR: n tuottamiseksi ristit. Vaikka humanisoidut hCYP3A4 -hiiret ilmentivät menestyksekkäästi entsyymiä suolistossa, alhaisia hCYP3A4 -pitoisuuksia havaittiin maksassa. Tämä vaikutus johtuu kasvuhormonin signaalinsiirtoreitin CYP3A4 -säätelystä. In vivo -mallin tarjoamisen lisäksi humanisoituja CYP3A4 -hiiriä (hCYP3A4) on käytetty korostamaan edelleen sukupuolten välisiä eroja CYP3A4 -aktiivisuudessa.
CYP3A4 -aktiivisuustasot on myös liitetty ruokavalioon ja ympäristötekijöihin, kuten altistumisen kestoon ksenobioottisille aineille. Koska entsyymi on läsnä laajasti suolen limakalvolla, entsyymi on osoittanut herkkyyttä nälän oireille ja sitä on säädelty haittavaikutuksia vastaan. Itse asiassa rasvattomilla minnoilla syömättömillä naaraskaloilla osoitettiin lisääntynyttä PXR- ja CYP3A4 -ilmentymistä, ja niillä oli selkeämpi vaste ksenobioottisiin tekijöihin altistumisen jälkeen useiden nälkäpäivien jälkeen. Tutkimalla eläinmalleja ja pitämällä mielessä luontaiset erot CYP3A4 -aktivaatiossa tutkijat voivat paremmin ennustaa lääkkeiden metaboliaa ja sivuvaikutuksia ihmisen CYP3A4 -reiteillä.
Liikevaihto
Arviot ihmisen CYP3A4: n vaihtuvuudesta vaihtelevat suuresti. Maksan CYP3A4: n osalta in vivo -menetelmät tuottavat arvioita entsyymin puoliintumisajasta pääasiassa välillä 70–140 tuntia, kun taas in vitro -menetelmät antavat arvioita 26–79 tunnista. Suolen CYP3A4: n liikevaihto on todennäköisesti riippuvainen enterosyyttien uusiutumisnopeudesta ; epäsuora lähestymistapa, joka perustuu toiminnan palautumiseen greippimehulle altistumisen jälkeen, tuottaa mittauksia 12-33 tunnin alueella.
Tekniikka
Kalvoon sitoutuneen CYP3A4: n luonnollisen taipumuksen vuoksi ryhmittyä, on historiallisesti ollut vaikeaa tutkia lääkkeen sitoutumista sekä liuokseen että pinnoille. Yhteiskiteytyminen on vaikeaa, koska substraateilla on yleensä alhainen Kd (5-150 μM) ja heikko liukoisuus vesiliuoksiin. Onnistunut strategia sitoutuneen entsyymin eristämisessä on monomeerisen CYP3A4: n toiminnallinen stabilointi hopeananopartikkeleilla, jotka on tuotettu nanosfäärin litografiasta ja analysoitu paikallisella pintaplasmoniresonanssispektroskopialla (LSPR). Näitä analyysejä voidaan käyttää korkean herkkyyden määrityksenä lääkkeen sitoutumisessa, ja niistä voi tulla olennainen osa muita suuritehoisia määrityksiä, joita käytetään lääkkeen alkutestauksessa. LSPR: n lisäksi CYP3A4-Nanodisc-komplekseja on havaittu hyödyllisiksi muissa sovelluksissa, mukaan lukien kiinteiden aineiden NMR , redoksipotentiometria ja vakaan tilan entsyymien kinetiikka .
Ligandit
Seuraavassa on taulukko valituista CYP3A4: n substraateista , indusoreista ja estäjistä . Jos agentiluokat on lueteltu, luokassa voi olla poikkeuksia.
CYP3A4: n estäjät voidaan luokitella niiden voimakkuuden mukaan, kuten:
- Vahva estäjä on se, joka aiheuttaa vähintään viisinkertaisen nousun plasman AUC-arvoissa tai yli 80%: n vähenemisen puhdistumassa .
- Kohtalainen inhibiittori aiheuttaa vähintään 2-kertaisen nousun plasman AUC-arvoissa tai 50-80%: n vähenemisen puhdistumassa.
- Heikko estäjä on se, joka aiheuttaa vähintään 1,25-kertaisen mutta alle 2-kertaisen nousun plasman AUC-arvoihin tai 20-50%: n laskuun puhdistumassa.
| Alustat | Inhibiittorit | Induktorit |
|---|---|---|
|
Vahva
Kohtalainen
Heikko
Määrittämätön teho
|
Vahva teho Määrittämätön teho
|
Interaktiivinen reittikartta
Napsauta alla olevia geenejä, proteiineja ja metaboliitteja linkittääksesi vastaaviin artikkeleihin.
Katso myös
Viitteet
Ulkoiset linkit
- PharmGKB: Annotoitu PGx -geenitiedot CYP3A4: lle
- CYP3A4 -substraatin ennuste
- Ihmisen CYP3A4 -genomin sijainti ja CYP3A4 -geenin tietosivu UCSC -genomiselaimessa .
- Yleiskatsaus kaikista ATE : ssä saatavilla olevista rakenteellisista tiedoista UniProtille : P08684 (sytokromi P450 3A4) PDBe-KB: ssä .
Tämä artikkeli sisältää Yhdysvaltain kansallisen lääketieteen kirjaston tekstiä , joka on julkisesti saatavilla .
